JP2014219327A - 磁気式角度検出器の回転体、その製造方法及び該回転体を有する角度検出器 - Google Patents

磁気式角度検出器の回転体、その製造方法及び該回転体を有する角度検出器 Download PDF

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Abstract

【課題】磁気式角度検出器の回転体を、バリを発生させずに高精度に製造する製造方法、該製造方法により製造された回転体、及び該回転体を備えた磁気式角度検出器の提供。
【解決手段】回転体１０に形成されるべき歯の歯先面と歯面とを、１つの砥石１２で同時に加工する。砥石１２は、回転体１０に形成すべき歯の歯先面１６を加工するための歯先面加工部（面）１８と、該歯の歯面２０を加工するための歯面加工部（面）２２とを有し、軸線１４回りの回転研削動作により、同時に歯先面１６及び歯面２０を研削加工できるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気式角度検出器の回転体、その製造方法、及び該回転体を有する磁気式角度検出器に関する。
磁気式角度検出器の典型例として、図７に示すような歯車形状の回転体である被検出部１００と、磁石１０２及び磁気検出部（素子）１０４を有する検出部１０６とを有するものが挙げられる。一般に回転体１００は、動力伝達用として使用される噛み合い用歯車と同様の構成を有し、その拡大図に示すように、その各歯は歯先面１０８、歯底１１０、及び歯先面１０８と歯底１１０との間を延びる歯面１１２を有する。このような磁気式角度検出器では、例えば図８に示すように、電圧Ｖccが印加された２つの磁気検出素子１０４によって磁石１０２と回転体１００との間の磁束密度をそれぞれ検出し、２つの磁束密度の変化に基づいて変化する出力によって回転体１００の回転角度位置を検出することができる。
上述のように一般に、磁気式角度検出器の回転体は、動力伝達用の噛み合い用歯車と同様の構成を有するので、その製造方法も噛み合い用歯車と同じ方法にて製造可能であり、従来は、歯先面と歯面は異なる工程で加工されていた。例えば特許文献１には、被削歯車Ｗに関連してホブカッタ５および外径加工用工具７を配置し、被削歯車Ｗをホブカッタ５にて歯切りする時に、被削歯車Ｗの外径部を外径加工用工具７にて同時に切削もしくは研削し、そののち、被削歯車Ｗの外径を基準にして内径の仕上加工を行う技術が記載されている。
特開平０５−１７７４３４号公報
特許文献１に記載の加工方法では、回転体Ｗに関連して歯面加工用工具５および歯先面加工用工具７を配置し、回転体Ｗを歯面加工用工具５にて加工（歯切り）する時に、回転体Wの歯先面を歯先面加工用工具７にて同時に切削もしくは研削し、そののち回転体Ｗの歯先面を基準にして内径の仕上加工を行っている。即ち、歯先面と歯面は別工程で加工されていると言える。
図９は、回転体の従来の製造方法を説明する図である。この方法では、先ず図９（ａ）に示すように、先ず歯先面加工用砥石１１４を用いて回転体１００ａに歯先面を加工した後、図９（ｂ）に示すように、歯面加工用砥石１１６を用いて歯面を加工することにより、図１０に示すような歯形状を有する回転体１００ａが得られる。しかしこのような製造方法では、歯先面１０８ａと歯面１１２ａとの境界付近から、回転体１００ａの径方向外側に突出するバリ１１８ａが形成されてしまうことがある。
また図１１は、回転体の従来の他の製造方法を説明する図である。この方法では、先ず図１１（ａ）に示すように、先ず歯面加工用砥石１１６を用いて回転体１００ｂに歯面を加工した後、図１１（ｂ）に示すように、歯先面加工用砥石１２０を用いて歯先面を加工することにより、図１２に示すような歯形状を有する回転体１００ｂが得られる。しかしこのような製造方法では、歯先面１０８ｂと歯面１１２ｂとの境界付近から、回転体１００ｂの周方向に突出するバリ１１８ｂが形成されてしまうことがある。
図９〜図１２を用いて説明したような、歯車形状の回転体の歯先面と歯面を別の工程で加工するという従来の製造方法では、図１３に示す回転体１００のように、歯先面１０８には周方向（矢印１２２）の加工スジが形成され、歯面１１２には軸方向（歯スジ方向）（矢印１２４）の加工スジが形成されるとともに、歯先面と歯面との境界付近でバリ１１８が発生することがあり、このバリによって、磁気式角度検出器の検出精度が低下するという課題がある。
また、バリの発生以外にも、両加工における工具の位置のずれによって、磁気式角度検出器の検出精度が低下することもある。例えば図１４に誇張して示すように、歯先と歯底とが同心とならないために、回転体１００の歯の大きさ（歯底と歯先面との距離）が比較的小さい部分１２６と大きい部分１２８とが形成されてしまうことがある。このように回転体の歯の大きさが不均一になることは、磁気式角度検出器の検出精度悪化の要因となる。
そこで本発明は、磁気式角度検出器の回転体を、バリを発生させずに高精度に加工・製造する製造方法、該製造方法により製造された回転体、及び該回転体を備えた磁気式角度検出器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本願第１の発明は、磁気式角度検出器の回転体の製造方法であって、前記回転体の歯車の歯先面と歯面を、前記歯先面を加工するための歯先面研削部と、前記歯面を加工するための歯面研削部とを有する１つの砥石で同時に加工することを特徴とする、製造方法を提供する。
第２の発明は、第１の発明に係る製造方法によって製造された、磁気式角度検出器の回転体を提供する。
第３の発明は、第２の発明に係る回転体を有する、磁気式角度検出器を提供する。
本願発明に係る回転体の製造方法によれば、回転体の歯先面と歯面を１つの砥石で同時に加工することができるので、製造工数が削減できるとともに、バリを有さず、複数の歯の形状や大きさが均一の回転体が得られる。また当該回転体をエンコーダ等の磁気式角度検出器に使用した場合、角度位置の検出精度を大きく向上させることができる。
本発明に係る磁気式角度検出器の回転体の製造方法の一実施形態を説明する概略図を、回転体の部分拡大図とともに示す図である。 本発明に係る製造方法により加工された回転体の歯形状の詳細を示す図である。 本発明に係る製造方法により加工された回転体を用いた磁気式角度検出器の第１の構成例を示す図である。 本発明に係る製造方法により加工された回転体を用いた磁気式角度検出器の第２の構成例を示す図である。 本発明に係る製造方法により加工された回転体を用いた磁気式角度検出器の第３の構成例を示す図である。 本発明に係る製造方法により加工された回転体を用いた磁気式角度検出器の第４の構成例を示す図である。 従来技術に係る、歯車形状の回転体と検出部とを有する磁気式角度検出器を示す図である。 従来技術に係る磁気式角度検出器を用いた角度検出方法の一例を示す図である。 従来技術に係る磁気式角度検出器の回転体の製造方法を説明する図である。 図９の方法により加工された回転体の歯の詳細を示す図である。 従来技術に係る磁気式角度検出器の回転体の他の製造方法を説明する図である。 図１１の方法により加工された回転体の歯の詳細を示す図である。 従来技術に係る製造方法により加工された回転体の歯の詳細を示す図である。 従来技術に係る製造方法により加工された回転体の歯の大きさが不均一である例を示す図である。
図１は、本発明に係る磁気式角度検出器の回転体の製造方法の一実施形態を説明する概略図である。被検出部を構成する回転体１０自体は、上述の従来技術に係る製造方法にて加工される回転体１００と同様のものでよいが、本発明では、回転体１０に形成されるべき歯の歯先面と歯面とを、１つの砥石１２で同時に加工することを特徴とする。具体的には、図１の拡大図に示すように、砥石１２は、基本的には軸線１４回りに回転可能なホブ状の形状を有するが、回転体１０に形成すべき歯の歯先面１６を加工するための歯先面加工部（面）１８と、該歯の歯面２０を加工するための歯面加工部（面）２２とを有し、軸線１４回りの回転研削動作により、同時に歯先面１６及び歯面２０を研削加工できるように構成されている。
一方回転体１０は、回転砥石１２の回転軸線１４に略垂直かつ交わらない軸線２４回りに回転可能に構成されており、これにより砥石１２は回転体１０の全周にわたって歯車形状を研削加工により形成することができる。なお図示例では回転体１０は、動力伝達用として使用される噛み合い用歯車と同様の歯車形状を具備するが、後述するような磁気式角度検出器に適用できるものであれば、どのような歯形状を具備してもよい。
図２は、本発明に係る製造方法により加工された回転体１０の歯形状の詳細を示す図である。従来の製造方法により加工された回転体１００を示す図１３との比較からより明らかなように、回転体１０では、歯先面１６及び歯面２０のいずれにおいても歯スジ方向（軸線２４に沿う方向）に加工スジが形成され、かつ、歯先面１６と歯面２０との間の境界においてバリが形成されない。また歯先面１６及び歯面２０を１つの砥石１２で同時に加工することにより、歯先と歯底とを高い精度で同心とすることができ、図１４に示したような歯の大きさの不均一性に起因する不具合も生じず、高精度の磁気式角度検出器を実現することができる。
図３〜図６は、本発明に係る製造方法により加工された回転体１０を用いた磁気式角度検出器の構成例を示す図である。先ず図３に示す磁気式角度検出器３０は、図７に示した従来の磁気式角度検出器と同様の構成であるが、回転体として本願発明に係る製造方法により加工された回転体１０を使用する。具体的には、磁気式角度検出器３０は、歯先面及び歯面が１つの砥石で同時加工された回転体１０と、磁石３２及び磁気検出部（素子）３４を有する検出部３６とを有し、磁気検出素子３４は回転体１０と磁石３２との間に配置されている。
検出部３６における回転体１０の角度位置の検出方法については、図８のものと同様でよいので詳細は省略する。図３の例では、歯先面及び歯面が１つの砥石で同時加工された回転体１０を有することで、バリや歯の大きさの不均一等の回転体自体に起因する誤差要因が排除され、回転体の角度位置を高精度に検出することが可能となる。
図４に示す磁気式角度検出器４０は、検出部を２つ有する点で、図３に示した磁気式角度検出器３０と異なる。具体的には、磁気式角度検出器４０は、歯先面及び歯面が１つの砥石で同時加工された回転体１０と、図３で説明したものと同様の検出部３６と、磁石４２及び磁気検出部（素子）４４を有する第２の検出部４６とを有し、検出部３６と第２の検出部４６は所定の位置（例えば回転体１０を挟んで互いに反対側）に離隔配置されている。第２の検出部４６は検出部３６と同様の構成でよく、磁気検出素子４４は回転体１０と磁石４２との間に配置されている。
検出部３６及び４６における回転体１０の角度位置の検出方法については、図８のものと同様でよいので詳細は省略する。図４の例では、歯先面及び歯面が１つの砥石で同時加工された回転体１０並びに２つの検出部３６、４６を使用することにより、回転体固有の誤差を排除できるとともに、回転体の偏心による誤差を両検出部で相殺することができ、回転体の角度位置をより高精度に検出することが可能となる。
図５に示す磁気式角度検出器５０は、回転体が２種類の被検出部を有する点で、図３に示した磁気式角度検出器３０と異なる。具体的には、磁気式角度検出器５０は、歯先面及び歯面が１つの砥石で同時加工された回転体１０と、回転体１０と同軸に隣接配置された第２の回転体（被検出部）５１とを有し、回転体１０と第２の回転体５１とは一体的に回転する。第２の回転体５１は、角度位置検出のための少なくとも１つの凹部又は凸部５３をその円筒状外表面に有し、凹部又は凸部５３の個数は回転体１０の歯数よりも少なく、多くの場合１つである。また被検出部が２つであることに伴い、磁気式角度検出器５０は、２つの磁石５２及び２つの磁気検出部（素子）５４を有する第３の検出部５６を有し、磁気検出素子５４はそれぞれ、回転体１０と磁石５２との間、及び第２の回転体５１と磁石５２との間に配置されている。
第３の検出部５６における回転体１０及び第２の回転体５１の角度位置の検出方法については、図８のものと同様でよいので詳細は省略する。図５の例では、歯先面及び歯面が１つの砥石で同時加工された回転体１０と、回転体１０とは異なりかつ回転体１０と実質一体の第２の回転体５１とを使用することにより、回転体固有の誤差を排除できるとともに、回転体の絶対角度位置を高精度に検出することが可能となる。
図６に示す磁気式角度検出器６０は、検出部を２つ有する点で、図５に示した磁気式角度検出器と異なる。具体的には、磁気式角度検出器６０は、歯先面及び歯面が１つの砥石で同時加工された回転体１０と、回転体１０と同軸に隣接配置されるとともに回転体１０と一体的に回転する第２の回転体（被検出部）５１と、図５で説明したものと同様の第３の検出部５６と、２つの磁石６２及び２つの磁気検出部（素子）６４を有する第４の検出部６６とを有し、第３の検出部５６と第４の検出部６６は所定の位置（例えば回転体１０及び第２の回転体５１を挟んで互いに反対側）に離隔配置されている。第４の検出部６６は第３の検出部５６と同様の構成でよく、磁気検出素子６４はそれぞれ、回転体１０と磁石６２との間、及び第２の回転体５１と磁石６２との間に配置されている。
検出部５６及び６６における回転体１０及び第２の回転体５１の角度位置の検出方法については、図８のものと同様でよいので詳細は省略する。図６の例では、歯先面及び歯面が１つの砥石で同時加工された回転体１０と、回転体１０とは異なりかつ回転体１０と実質一体の第２の回転体５１と、２つの検出部５６、６６を使用することにより、回転体固有の誤差を排除できるとともに、回転体の偏心による誤差を両検出部で相殺することができ、回転体の絶対角度位置をより高精度に検出することが可能となる。
１０、５１、１００ 回転体
１２、１１４、１１６、１２０ 砥石
１６、１０８ 歯先面
１８ 歯先面加工部
２０、１１２ 歯面
２２ 歯面加工部
３０、４０、５０、６０、１００ 磁気式角度検出器
３２、４２、５２、６２、１０２ 磁石
３４、４４、５４、６４、１０４ 磁気検出素子
３６、４６、５６、６６、１０６ 検出部

Claims (3)

  1. 磁気式角度検出器の回転体の製造方法であって、
    前記回転体の歯車の歯先面と歯面を、前記歯先面を加工するための歯先面研削部と、前記歯面を加工するための歯面研削部とを有する１つの砥石で同時に加工することを特徴とする、製造方法。
  2. 請求項１に記載の製造方法によって製造された、磁気式角度検出器の回転体。
  3. 請求項２に記載の回転体を有する、磁気式角度検出器。
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